工程结构检测鉴定与加固chp2.1-2第二章建筑结构的检测与鉴定.ppt

1、第二章第二章 建筑结构的检测与鉴定建筑结构的检测与鉴定 2.1 概述 2.1.1建筑物可靠性鉴定的基本概念 结构可靠性是指结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的能力。安全性：结构在正常施工和使用条件下，承受可能出现的各种作用的能力，以及在偶然事件发生时和发生后，仍保持必要的整体稳定性的能力。适用性：结构在正常使用条件下，满足预定使用功能的能力。耐久性：结构在正常维护条件下，随时间变化而仍满足预定功能的能力。建筑物可靠性鉴定是指对现有建筑物上的作用、结构抗力及其相互关系进行检测、试验和综合分析，评估其实际的结构可靠性。2.1.2建筑物的鉴定方法建筑物的鉴定方法1.传统经验法建筑物可靠

2、性鉴定过去主要采用传统经验法，传统经验法的特点是以个人或少数鉴定人员的经验和知识为主进行鉴定的，也就是依靠有经验的技术人员，进行现场检测和必要的复算，然后凭其个人的知识和经验，给出评判结果。由于没有统一的标准，有时的鉴定结论会因人而异，尤其是对一些结构较复杂的工程。2.实用鉴定法 已编制了一些现有建筑物可靠性鉴定的标准。下面列举的是我国已编制和即将发布的现有建筑物鉴定的国家或行业的标准、规程。工业建筑可靠性鉴定标准 （GB 501442008）民用建筑可靠性鉴定标准 (GB 502921999)建筑抗震鉴定标准 (GB 500232009)危险房屋鉴定标准 (JGJ 12599)工业构筑物抗震

3、鉴定标准 (GBJ 11789)钢铁工业建（构）筑物可靠性鉴定规程(YBJ 21989)钢结构检测评定及加固技术规程YB 925796）这种鉴定方法的特点是要求鉴定人员根据鉴定目的进行详细的检查、分析，再按照现行的鉴定标准（上面列举的有关鉴定标准）下结论，实用鉴定法的工作程序如图2.1所示。图2.1实用鉴定法鉴定建筑物的工作程序实用鉴定法鉴定建筑物有关内容简单介绍。（1）初步调查工作内容 收集原设计图、竣工图等与实物初步核对 建筑结构使用条件作调查，包括结构上的作用、使用环境和使用历史三部分内容。1）结构上的作用调查，主要是确定结构验算所用的荷载和荷载效应，其调查可按表2.1的要求进行。调查时

4、应根据当地和现场实际情况按国家现行标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001）的规定取值。如果遇到荷载规范中未作规定或特殊情况时应按建筑结构设计统一标准中规定的原则确定。表2.1 结构上的作用调查结构上的作用调查项 目 调 查 细 目一、永久作用1.结构构件、建筑构配件、固定设备等自重2.预应力、土压力、水压力、地基变形等作用二、可变作用1.屋面及楼面活荷载2.屋面积灰3.吊车荷载4.风荷载5.雪、冰荷载6.温度作用7.振动冲击及其他动荷载三、偶然作用1.地震2.撞击、爆炸事故3.火灾四、其他作用建筑物周围的深基坑开挖等 2）建筑结构使用环境调查 气象条件：建筑物的方位、风玫瑰图、降雨量、

5、大气湿度、温度等。工业环境：液相腐蚀、气相腐蚀、高温、潮湿等对房屋结构的影响。地理环境：地形、地貌、地质构造、周围建筑群等对房屋结构的影响等。3）使用历史 主要调查建筑物的使用情况，如超载、受灾、受侵蚀等的情况，特别要注意因使用要求改变而产生的荷载变化历史。（2）详细调查工作内容 1）结构布置、支撑系统、圈梁布置、结构构件、结构构造和连接构造的检查；2）地基基础的检查，必要时要开挖检查或进行试验；3）结构上的作用、作用效应及作用效应组合的调查分析，必要时进行实测统计；4）结构材料性能和几何参数的检测与分析，结构构件的计算分析、现场实测，必要时进行结构试验；5）建筑物结构功能及建筑构造的检查。结

6、构材料性能检测结果的精度直接影响结构鉴定的可靠程度，材料性能的检测是可靠性鉴定的基础。结构材料性能的检测将在第2.2节中作介绍。有关混凝土、钢材及砌体结构或构件验算的规定见2.5节。3概率法-目标使用期 概率法是依据结构可靠性设计理论，用与结构失效概率来衡量结构的可靠程度。但是由于建筑结构诸多的复杂因素，目前，该方法仅仅是在理论和概念上对可靠性鉴定方法的完善，实用上仍存在很大的困难。4 特殊地区或特殊使用环境下建筑物的鉴定方法现有建筑物在下述几方面存在较大的差别：1）建造年代：有千余年前的古建筑，近代的保护建筑，也有竣工不久即出工程事故的建筑物等；2）所处的地区：有建在地震区的，也有建在湿陷性

7、黄土区、膨胀土区、地下采掘区等；3）使用环境：有腐蚀环境（酸、碱、含二氧化碳的环境），也有高温条件下，或处于振动环境下。对于特殊地区和特殊使用环境下的建筑物，在鉴定时应按有关行业、地方标准或规程来综合鉴定。现有建筑物的相当一部分未考虑抗震设防，鉴定建造在地震区的建筑物时，尚应符合抗震鉴定标准的有关规定。2.2 结构材料的力学性能检测结构材料的力学性能检测对现有建筑物进行现场检测通常可以为解决下列问题提供基本的依据：1)分析结构产生破损或破坏的原因；2)评定结构的现有承载能力；3)决策与优化结构处理及加固方案；4)推断结构损坏发展的趋势和结构使用寿命；5)推断加固处理后结构的使用寿命。结构性能的

8、检测是可靠性鉴定工作中的重要环节。检测工作包括的内容比较多：一般有结构材料的力学性能检测；结构的构造措施检测；结构构件尺寸和钢筋位置及直径的检测；结构及构件的开裂和变形情况检测等。现有结构中使用的材料主要有混凝土、钢材(钢筋)、砖石砌体和木材等。本节主要对常用结构材料混凝土、钢材和砌体的检测方法作一介绍。2.2.1 混凝土材料混凝土材料非破损检测技术：典型的非破损测试方法：回弹法和超声回弹综合法局部破损检测方法：钻芯法、拔出法等，非破损检测与常规的标准试块破坏试验方法相比，具有下列特点：1)不破坏构件或建筑物的结构，不影响其使用性能，且简便快速。2)可大面积直接在结构混凝土上作全面检测，能比较

9、真实地反映混凝土的质量和强度。3)能获得破坏试验不能获得的信息，如能检测内部孔洞、疏松、开裂、不均匀性、表面烧伤、冻害及化学腐蚀等。4)适用性强，对新建工程和现有建筑物都能应用。5)可进行连续测试和重复测试，使测试结构具有良好的可比性。6)由于是间接检测，检测结果的精度要差些。国内目前在混凝土材料质量和力学性能检测方面所用的非破损检测技术有五种，并有相应的技术标准，以下作以简介。1.回弹法检测混凝土抗压强度a.特点：简单、成本低、精度差 b.不适用于：水泥安定性不合格的混凝土;强度大于60MPa和小于10MPa的混凝土;表层,内部有质量缺陷的混凝土;受火灾,化学腐蚀,冰冻,高温,侵水等的混凝土

10、。c.原理：测定混凝土的表面硬度（用回弹仪），根据混凝土强度与表面硬度间的相关关系 （试验室已做的关系曲线），来推定混凝土强度。回弹仪回弹仪（1）检测准备a.了解被测结构或构件的情况。了解工程名称、设计、施工和建设单位名称；结构或构件名称、外形尺寸、数量及混凝土设计强度等级；水泥品种、安定性、标号、厂名；砂、石种类、粒径；外加剂或掺合料品种、掺量；施工时材料计量情况等，模板、浇筑及养护情况等，成型日期；配筋及预应力情况；b.结构或构件所处环境条件及存在的问题。其中以了解水泥的安定性合格与否最为重要，若水泥的安定性不合格，则不能采用回弹法检测。两种方法：逐个检测被测结构或构件，抽样检测。逐个检测

11、方法独立结构(如现浇整体的壳体、烟囱、水塔、隧道、连续墙等)、单独构件(如结构物中的柱、梁、屋架、板、基础等)抽样检测相同的生产工艺条件下，强度等级相同、原材料和配合比基本一致且龄期相近的混凝土结构或构件。随机抽取不少于同类结构或构件总数的30，测区总数不少于100个。（2）检测方法选择及布置测区。回弹法规程(JGJ/T23-2001)规定，取一个结构或构件混凝土作为评定混凝土强度的最小单元，至少取10个测区。混凝土碳化碳化：混凝土碳化的结果碳化的结果：使混凝土表面硬度增高，回弹值增大，但对强度影响不大。碳化深度值测量碳化深度值测量：用浓度为1酚酞酒精熔液来测定。d.混凝土强度推定值 测区：测

12、区应优先考虑布置在混凝土浇筑的侧面，检测混凝土强度时的一个检测单元（200X200）测点：在测区内进行的一个检测点（16）（3）回弹数据处理由于回弹法测强曲线是根据回弹仪水平方向测试混凝土试件侧面的试验数据计算得出的，因此当测试中无法满足上述条件时需对测得的回弹值进行修正。非水平方向检测混凝土浇筑侧面时的角度修正（规程中附录C）水平方向检测混凝土浇筑顶面或底面的修正（规程中附录D）当两种情况都发生时，先按附录C对回弹值进行角度修正，再按附录D对修正后的值进行浇筑面修正。检测的数量（有具体规定）：e.注意（4）根据回弹数据确定混凝土的强度 一般情况下可从标准中给出的“测区混凝土强度换算表”中，根

13、据回弹值和碳化深度值查出测区混凝土的强度。但应注意，当混凝土强度高于60MPa或低于10MPa时，本标准给出的测强表就不适用了。测强曲线应：优先采用专用测强曲线，其次地区测强曲线，最后考虑采用国家规范曲线。专用测强曲线是指由与结构或构件混凝土相同的材料、成型养护工艺配制的混凝土试件，通过试验建立的曲线。测区平均回弹值平均回弹值：第i个测点的回弹值（现场测定）测区混凝土强度换算值换算值：测区混凝土强度平均值平均值：（7.0.2-1）测区混凝土强度标准差标准差：（7.0.2-2）混凝土强度推定值推定值：测区数少于10个时：（7.0.3-1）测区数不少于10个的批量检测时 （7.0.3-2）混凝土强

14、度推定值：相应于强度换算值总体分布中保证率不低于95的 结构或构件的混凝土抗压强度值 对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：1.当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时：4.5MPa；2.当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时：5.5MPa。2超声法检测混凝土缺陷 特点：查混凝土缺陷 内部存在不密实、空洞、蜂窝、裂缝、损伤等 原理：2.超声回弹综合法检测混凝土强度综合法检测，就是采用两种或两种以上的单一方法或参数，综合测试混凝土强度的方法。由于综合法比单一测试法误差小和适用范围广，因此在混凝土的质量控制与检测中的应用愈来愈多。

15、一般来说，在合理选择各种单一方法组合的前提下，所采用的非破损测试方法越多，混凝土强度的测试精度也越高。超声回弹综合法测定混凝土强度，是指采用超声仪和回弹仪，在结构混凝土同一测区分别测量声时值和回弹值R，然后利用已建立起来的测强公式推算该测区混凝土强度的一种方法。与单一超声法和回弹法相比，综合法具有以下特点：（1）减少龄期和含水率的影响 含水率大：超声的声速偏高，而回弹值则偏低；龄期长：超声声速的增长率下降，而回弹值则因混凝土硬化(或碳化)程度增大而提高。（2）相互弥补两种方法的不足 回弹值R主要以表层砂浆的弹性性能来反映混凝土的强度，当混凝土强度较低、塑性变形较大时，这种反映就不太敏感。当构件

16、截面尺寸较大或内外质量有较大差异时，就很难反映结构的实际强度。超声声速是以整个截面的动弹性来反映混凝土强度，而强度较高的混凝土，弹性指标变化幅度小，相应其声速随强度变化的幅度也不大。采用超声法和回弹法综合测定混凝土强度，既可以内外结合，又能在较低或较高的强度区间相互弥补各自的不足，能够较全面地反映混凝土的实际质量（3）提高测试精度由于综合法能减小一些因素的影响程度，较全面地反映整体混凝土的质量，所以对于提高非破损检测混凝土强度的精度，具有明显的效果。1988年由中国工程建设标准委员会批准了我国第一本超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程(CECS02:88)。综合法检测混凝土强度技术，实质上就是

17、超声法和回弹法两种单一测强方法的综合运用，因此，有关检测方法及规定，与前述的单一方法相同。超声回弹综合法检测混凝土强度（华茂大厦）超声回弹综合法检测混凝土强度（湖州达多）3.钻芯法检测混凝土强度 钻芯法在检测时总会对结构混凝土造成局部损伤，而且成本较高，因此，大量取芯往往受到一定的限制。因此，近年来国内外都主张把钻芯法与其他非破损检测法综合使用，一方面利用非破损法可以大量测试而不损伤结构的特点，另一方面又可利用局部破损的钻芯法提高非破损测强的精度，使两者相辅相成。用钻芯法检测混凝土的强度、裂缝、接裂、分层、孔洞或离析等缺陷，具有直观、精度高等特点，在下列情况下才有必要进行钻取芯样检测其强度。钻

18、芯法检测混凝土强度钻芯法检测混凝土强度1)对立方体试块的抗压强度产生怀疑；2)混凝土结构因水泥、砂石质量较差或因施工、养护不良发生了质量事故；3)混凝土结构中被检测部位的表层与内部质量有明显的差异，或构件遭受过化学腐蚀、火灾、硬化期间遭受冻害时，均可采用钻芯法检测混凝土的强度；4)使用多年的老混凝土结构，当构件表面粗糙难以用回弹法和超声法进行检测时，可用钻芯法检测；5)当需要检测某些结构或构件的厚度时，可采用钻芯法检测，例如机场跑道测厚和楼板测厚等。钻芯法检测混凝土强度技术规程（CECS 03:2007）规定：1.芯样直径:100mm或不应小于70mm，但不得小于骨料最大粒的2倍;2.芯样高度

19、(加工后试件):宜1.0d，但可0.951.05d 3.芯样混凝土强度换算值:芯样试件的混凝土强度值（MPa）；4.用后装拔出法检测混凝土强度 预埋拔出法 后装拔出法国标后装拔出法检测混凝土强度技术规程(CECS 69:94)5.几种检测方法的比较回弹法、超声法、超声回弹综合法、钻芯法和拔出法是检测结构混凝土质量的常用方法，在我国应用已比较普遍，各种测试方法的测定内容、适用范围、及优缺点如表2.2所示。选择这些方法时可根据现有设备及现场情况等因素来综合确定。表2.2 几种无损检测方法的比较几种无损检测方法的比较 序号种 类测定内容适用范围特 点缺 点备注1回弹法测定混凝土表面硬度值混凝土抗压强

20、度、匀质性测试简单、快速、被测物的形状尺寸一般不受限制测定部位仅限于混凝土表面，同一处不能再次使用应用较多2超声法超声波传播速度、波幅、频率混凝土抗压强度及内部缺陷被测构件形状与尺寸不限，同一处可反复测试探头频率较高时，声波衰减大。测定精度稍差应用较多3超声回弹综合法混凝土表面硬度值和超声波传播速度混凝土抗压强度测试也比较简单，精度比单一法高比单一法费事应用较多4拔出法预埋或后装于混凝土中锚固件，测定拔出力混凝土抗压强度测强精度较高对混凝土有一定损伤，检测后需进行修补应用较多5钻芯法从混凝土中钻取一定尺寸的芯样混凝土抗压强度，劈裂强度，内部缺陷对混凝土有一定损伤，检测后需进行修补设备笨重，成本

21、较高，对混凝土有损伤，需修补应用较多 2.2.2 钢材（钢筋）钢材（钢筋）在对现有建筑物鉴定和加固时，钢材（钢筋）强度究竟是多少，要进行检测，特别是对钢筋的材性有怀疑或房屋遭受灾害（火灾）后使钢筋材性发生变化时，钢材的检测是必不可少的。钢筋混凝土结构中钢筋强度的检测 建筑钢材（钢筋）的力学性能，目前一般都由现场截取钢筋试样后，在试验室由拉伸实验等方法来确定钢筋的极限抗拉强度、屈服强度、伸长率和冷弯性能。（1）现场取样（2）钢筋性能测试 钢筋混凝土中的钢筋，有强度、塑性、冷弯性能、可焊性等要求。2.2.3 砌体结构材料砌体结构材料 砌体结构材料强度的检测包括 直接法砌体强度 间接法 砂浆强度 砖

22、（其他材料砌块）强度国家标准GB/T50315-2000砌体强度现场检测技术标准中多种方法（原位轴压法，扁顶法等），可供现场推定砂浆抗压强度、砌体的工作应力、砌体的弹性模量、砌体的抗压强度、抗剪强度等。1.砌体强度检测 （1）现场检测法A.原位轴压法 测定砌体抗压强度B.扁顶法测定砌体抗压强度C.单剪法测定砂浆抗剪强度D.单砖双剪法测定砂浆抗剪强度E.贯入法测定砂浆抗压强度F.回弹法测定砂浆抗压强度 回弹法是根据砂浆表面硬度与强度之间有一定的关系而建立的一种非破损检测方法。在测定前应将砌体上的抹灰、饰面、水泥砂浆勾缝（清水墙时）等都清除干净，然后再用小砂轮轻轻的将灰缝磨平，测点处的砂浆应与砖粘结良好，缝厚在10mm左右。每个测位的面积宜大于0.3m2，每个测位内均布置12个弹击点，相邻弹击点的间距不应小于20mm。在每个弹击点上，使用回弹仪连续弹击3次，第1、2次不读数，仅记第3次回弹值，精确至1个刻度。测试过程中，回弹仪始终处于水平状态，其轴线应垂直于砂浆表面，其不得移位。测量碳化深度 山东大厦荷载试验现场现场测试